JP5729896B2 - 機器組込み用ソフトウェアの開発支援システムおよび開発支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、機器組込み用ソフトウェアの開発を支援するシステムおよび方法に係り、特に開発ソフトウェアのシミュレーション結果を時間軸目盛り付きグラフで表示するシステムおよび方法に関する。

機器組込み用ソフトウェアは、電力・ガス供給システムなどの監視制御装置、通信ネットワーク用の小型情報端末装置、飲料水の自動販売機などを組み込み対象機器とし、それに搭載するマイクロコンピュータに所期の処理動作を得るプログラムして開発される。この機器組み込み用ソフトウェアの開発支援システムは、開発ソフトウェアを要素定義やブロック図などで記述し、このブロック図などからプログラムを自動的に生成可能とすることで、開発者の作業を軽減および開発の効率化を図る。

この種の開発支援システムには、ＣＡＳＥなど、設計、開発したソフトウェアの検証を支援するテスト支援ツールなどを統合したものもある。このテスト支援ツールには、ブロック図などから作成し設計したソフトウェアの処理動作について、リアルタイム性を持たせてシミュレーションする機能があり、このシミュレーション結果をグラフ表示することにより開発ソフトウェアの処理動作確認や解析に利用する（例えば、特許文献１参照）。

図１２は従来のシミュレーション結果のグラフ表示例を示し、この例に示すように、特定の項目データをグラフとして表示し、設計者が意図した制御特性が得られるかなどを視覚的に確認しやすくする。このグラフ表示では、Ｘ軸方向は時間（秒やミリ秒など）によって表現される。なお、グラフ表示画面としては、関連する複数のグラフを一括表示することが多く、この場合にはグラフ別の目盛りを並列的に表示する（例えば、特許文献２参照）。

なお、シミュレーションとそのグラフ表示のためのツールは、行列計算、ベクトル演算、グラフ化や３次元表示などの豊富なライブラリを持った、ＭＡＴＬＡＢなどのテクニカルコンピューティング言語を使用して構築される。

特開平８−１９４６３４号公報 特開昭６３−１８８７８５号公報

前記のシミュレーション結果のグラフ表示は、設計内容の結果を確認すること、その結果から処理動作を解析すること、もしくは別のシステムによるシミュレーション結果を受け取り確認や解析することを支援できる。

このシミュレーション結果のグラフ表示は、多くの場合は横軸の目盛りが時間であるグラフ表示で目的を達すること出来る。しかし、シビアな制御特性が求められる場合や不具合の解析などにおいて、割り込み周期レベルでの細かい挙動の把握や挙動解析したい場合には、従来のグラフ表示機能では大雑把な表示になり、シミュレーション結果のグラフから必要な情報を読み取ることは著しく困難となっている。例えば、何回目の割り込みで、想定外の演算結果が算出されているかを調べたいときなど。

本発明の目的は、開発ソフトウェアのシミュレーション結果を時間軸目盛り付きグラフで表示できるシステムにおいて、シミュレーション時に発生した割り込みタイミングを表示グラフに対応づけて表示できる開発支援システムおよび方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報がシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、このタイミング情報を表示グラフの時間目盛りと同じ軸に割込み目盛りとして表示すること、または開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させてプロットエリア内に割り込み線として表示すること、もしくは開発ソフトウェアに含まれる割り込みタイミングの情報をシミュレーション結果と同じプロットエリア内にプロットラインとして表示することとしたもので、以下の開発支援システムおよび方法を特徴とする。

（システムの発明）
機器組み込み用ソフトウェアの設計を支援する設計手段と、前記ソフトウェアの設計情報に対して必要な入力情報を与えてシミュレーションを実行して表示手段にシミュレーション結果を渡すシミュレーション手段と、表示手段は、複数のシミュレーション結果をプロットエリア内のシミュレーション結果表示手段にグラフ表示し、該グラフの時間軸目盛りをプロットエリアの横軸に表示する機能を備えた機器組込み用ソフトウェアの開発支援システムであって、
前記設計手段によって設計されたソフトウェアに含まれる割込み情報が前記シミュレーション手段によるシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで前記割込み情報を、シミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得する割込み周期表示手段を設け、且つ前記シミュレーション結果表示手段に表示位置オフセット手段を設け、
前記割込み周期表示手段は、前記割込み情報が発生したタイミングでプロットエリア内にプロットラインとして横軸方向に周期線を複数表示し、
前記表示位置オフセット手段は、プロットラインを上下方向に移動させることを特徴とする。

（方法の発明）
機器組み込み用ソフトウェアの設計を支援する設計手段と、前記ソフトウェアの設計情報に対して必要な入力情報を与えてシミュレーションを実行し表示手段にシミュレーション結果を渡すシミュレーション手段と、表示手段は、複数のシミュレーション結果をプロットエリア内のシミュレーション結果表示手段にグラフ表示し、該グラフの時間軸目盛りをプロットエリアの横軸に表示する機能を備えた機器組込み用ソフトウェアの開発支援方法であって、
前記設計手段によって設計されたソフトウェアに含まれる割込み情報が前記シミュレーション手段によるシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで前記割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、このタイミング情報をシミュレーション結果と同じプロットエリア内に横軸方向に周期線を複数プロットラインとして表示する割込み周期表示ステップと、
前記シミュレーション結果表示手段は、プロットラインの縦軸表示位置をオフセットしてプロットラインを上下方向に移動させるステップを有することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報がシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、このタイミング情報を表示グラフの時間目盛りと同じ軸に割込み目盛りとして表示すること、または開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させてプロットエリア内に割り込み線として表示すること、もしくは開発ソフトウェアに含まれる割り込みタイミングの情報をシミュレーション結果と同じプロットエリア内にプロットラインとして表示することとしたため、シミュレーション時に発生した割り込みタイミングを表示グラフに対応づけて表示できる。

具体的には、割込み目盛り表示や割込み線表示では、シミュレーション結果の特異点などが、どの割り込み処理のどのタイミングによって発生するか容易に確認する事が可能となる。

また、割込み線表示では、シミュレーション結果の特異点などが、どの割り込み処理のどのタイミングによって発生するかをより厳密に読取ることが可能となる。

また、割込み周期表示では、割り込み周期の表示とシミュレーション結果の表示を一つの機能で実現できるため、システム構成を簡素に出来る。さらに、割り込み周期を示すプロットラインとシミュレーション結果を示すプロットラインがともにプロットエリアに表示されるため、比較が容易にできる。さらにまた、表示する割り込み周期が増えても、プロットエリアが狭くならないし、各プロットラインの表示のＯＮ／ＯＦＦによりプロットエリア内がごちゃごちゃすることはない。

実施形態１における開発支援システムの要部構成図。 割込み目盛り付きのグラフ表示画面の例。 割込み目盛り付きのグラフ表示画面の例。 割り込み目盛り表示の他の機能構成例。 実施形態２における開発支援システムの要部構成図。 割込み線付きのグラフ表示画面の例。 割り込み線表示の他の機能構成例。 実施形態３における開発支援システムの要部構成図。 プロットライン付きのグラフ表示画面の例。 プロットラインの表示位置移動の例。 割り込み表示の他の機能構成例。 従来のシミュレーション結果のグラフ表示例。

（実施形態１）
図１は開発支援システムの要部構成図を示し、シミュレーションとそのグラフ表示の機能ブロックを示し、各機能ブロックは組み込み対象機器に搭載するコンピュータ資源を利用したソフトウェアで実現される。

設計機能１は、機器組み込み用ソフトウェアの設計を支援するもので、従来システムと同様に、開発しようとするソフトウェアを要素定義やブロック図などで記述し、このブロック図からプログラムを自動的に生成し、それを開発ソフトウェアとして保存しておく。

シミュレーション機能２は、設計機能１を利用して設計されるソフトウェアの設計情報に対して必要な入力情報を与えてシミュレーションを実行する。この設計情報は、開発ソフトウェアを構成するブロック図や状態遷移図などで作成された情報として設計機能１に保存されており、この設計情報とソフトウェア開発対象となる機器の入出力特性を模擬できる情報や等価回路と入出力データによってシミュレーションを実行する。

シミュレーション結果表示機能３は、シミュレーション機能２で実行したシミュレーション結果（出力データ、値）をプロットエリア内にプロットした波形や線として表示もしくは表示更新する。プロットエリア表示機能４は、シミュレーション結果をプロットするエリアを表示する。

目盛り表示機能５は、プロットエリアの周辺、例えば横軸（Ｘ軸）と縦軸（Ｙ軸）に目盛りを表示するもので、本実施形態ではＹ軸目盛り表示機能５Ａと時間目盛り表示機能５Ｂと割り込み目盛り表示機能５Ｃを設ける。このうち、Ｙ軸目盛り表示機能５Ａと時間目盛り表示機能５Ｂは従来の目盛り表示機能と同等のものである。割り込み目盛り表示機能５Ｃは、設計機能１に保存される開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報がシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、このタイミング情報を表示グラフの時間目盛りと同じ軸に割込み目盛りとして並列表示する。

図２は各表示機能３〜５によるグラフ表示画面の例を示す。プロットエリア内にはシミュレーション結果の値をプロットした波形を表示および更新し、プロットエリアの横軸に表示波形の各プロット値が発生したシミュレーション上の時刻を時間目盛りとして表示および更新し、縦軸には表示波形の各プロット値の物理量（電圧や温度など）をＹ軸目盛りとして表示する。さらに、グラフ表示画面には、時間目盛りの下部に２つの割り込み目盛りＡ，Ｂを並列表示する。

この割り込み目盛りの表示には、設計機能１を使って設計したソフトウェア中にあらかじめ割り込み情報を埋め込んでおき、表示機能５Ｃではシミュレーション機能２が設計機能１に保存される設計情報に対してシミュレーションを実行中に、割り込みが発生したときにその割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、割り込みＡまたはＢの割込み目盛りとして表示する。

図２の例では、２種類の割り込みタイミングが「割り込みＡ」、「割り込みＢ」という形で、目盛りとして表現されている。表示する割り込みに関しては、実際に利用されている割り込みを全ての目盛りを表示しても良いし、必要な割り込みの目盛りのみを表示する。例えば、全部で割り込みがＡ〜Ｅの５つある場合、図３に示すように、ユーザがそのとき確認したい割り込みの目盛りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのみを選択して表示する、もしくはグラフ表示されているシミュレーション結果に関係する割り込みの目盛りのみを表示するなどしても良い。

このような割り込みの選択的な目盛り表示により、多種の割り込みをそれぞれ目盛りとして全て表示する場合にプロットエリア面が小さくなるという不都合を無くすことができる。なお、従来から有るシミュレーション上の経過時間を示す時間目盛りも必要に応じて表示／非表示を設定することもできる。

本実施形態によれば、シミュレーション時に発生した割り込みタイミングを表示グラフに対応づけた表示ができ、シミュレーション結果の特異点などが、どの割り込み処理のどのタイミングによって発生するか容易に確認する事が可能となり、割込み発生タイミングを考慮した開発ソフトウェアの評価が可能となり、しかもリアルタイム性を有してソフトウェアの評価が可能となる。

また、設計上複数の割り込み情報が存在する場合、ユーザが任意に表示／非表示を設定することで、評価に必要な割り込み目盛りのみを選択表示することができる。

図４は割り込み表示の他の機能構成例を示す。同図が図１と異なる部分は、設計機能１よりシミュレーション機能２に一括して設計情報（割り込み情報も含む）を渡し、シミュレーション機能２はシミュレーションを行い、各表示機能３，５に必要な情報を渡し、各表示機能はこれら情報を基に表示する点にある。

この構成によれば、実際に表示されているシミュレーション結果と関連する割り込みの目盛りを自動で表示／非表示にしたいときなど、グラフ表示に必要な情報を綿密に連動させたい場合に好適となる。

（実施形態２）
図５は開発支援システムの要部構成図を示し、プロットエリア内に割り込み周期を示す縦線を書込む機能構成とする。同図が図１と異なる部分は、目盛り表示機能５から割り込み目盛り表示機能５Ｃを除き、プロットエリア表示機能４に割り込み線表示機能４Ａを追加した点にある。

設計機能１によりブロック図や状態遷移図などで作成された設計情報はシミュレーション機能２によって演算に供され、シミュレーション結果はシミュレーション結果表示機能３によってプロットエリア内に線として表示もしくは表示更新される。また、シミュレーションに伴う経過時間は目盛り表示機能５内の時間目盛り表示機能５Ｂにより表示もしくは表示の更新が行われる。

以上の処理は図１の場合と同様である。ここで、本実施形態では、開発ソフトウェアに含まれる割り込み情報はシミュレーション結果と同時にもしくは同期させてプロットエリア表示機能４内の割り込み線表示機能４Ａに渡して割り込み線として表示させる。

図６は割り込み周期をプロットエリア内に縦の線で表示する例である。同図では割り込みＡの発生タイミングはプロットエリア内に縦の実線で示し、割り込みＢの発生タイミングはプロットエリア内に縦の破線で示す。

実施形態１の場合、割り込み目盛りとシミュレーション結果の線が離れているため、厳密なタイミングを読取ることが困難であるが、本実施形態ではそれが容易となる。また、表示する割り込みラインの数に関係なく、プロットエリアの大きさを最大値に固定できるというメリットがある。

特に、設計上存在する割り込み線をユーザが任意に表示／非表示に設定可能にしたシステムには好適となる。例えば、倍数関係にある割り込み周期（たとえば、５μｓと１０μｓといった場合など）では縦線が互いに重なって、一方が見えなくなる場合には割り込み線の一方を表示または非表示に切り替える。

図７は割り込み表示の他の機能構成例を示す。同図が図５と異なる部分は、設計機能１よりシミュレーション機能２に一括して設計情報（割り込み情報も含む）を渡し、シミュレーション機能２はシミュレーションを行い、各表示関連機能３〜５に必要な情報を渡し、各表示機能はこれら情報を基に表示する点にある。

この構成によれば、実際に表示されているシミュレーション結果と関連する割り込み線を自動で表示／非表示にしたいときなど、グラフ表示に必要な情報を綿密に連動させたい場合に好適となる。

（実施形態３）
図１や図４に構成例を示す実施形態１では、経過時間を示す通常の横軸（Ｘ軸）方向の目盛りとは別に、横軸（Ｘ軸）に割り込みの周期を示す目盛りを追加している。この表示には、割り込み目盛り表示機能５Ｃが追加される。

この表示方式では図３に例を示すように、周期の種別が異なる割り込みが多くなるほど、シミュレーション結果のプロットエリアの面が狭くなる。このため、実用可能な割り込み周期の数が限られてくる。また、システム実現のために、割り込み周期の数に合わせて割り込み周期目盛りの周期毎のＹ軸方向の表示位置の位置決めやプロットエリアの大きさや位置決め、Ｙ軸の大きさと位置決めとＹ軸の大きさ変更に伴うＹ軸の１目盛り毎の解像度の変更など、可変要素が多くなる。そのため、各表示機能間に依存関係が存在することになり、処理が複雑になる。

一方、図５や図７に構成例を示す実施形態２では、割り込み周期を示すラインを縦線としてプロットエリア内に表示する。この表示には、割り込み線表示機能４Ａが追加される。

この方式では図６に示すように、割り込み周期をプロット内の縦線であらわすため、周期の種別が異なる割り込みが多くなるほど、プロットエリア内に割り込み線が多く表示されてシミュレーション結果等が見にくくなる。また、割り込み周期が倍数で重なる場合（例えば、１０μｓ周期と２０μｓ周期といった場合）周期を示すラインが完全に重なってしまい、周期の判別が一層困難になる。

図８は本実施形態になる開発支援システムの要部構成図を示す。同図が図１や図５と異なる部分は、割り込み目盛り表示機能５Ｃや割り込み線表示機能４Ａを除き、割り込み目盛りや割り込み線の表示に代えて、設計内容１に含まれる割り込みタイミングの情報をシミュレーション結果と同じプロットエリア内にプロットラインとして表示することにより、実施形態１または２での不都合を解消する。この表示機能の実現には、周期プロットライン生成機能６を追加する。

図８において、設計機能１によりブロック図や状態遷移図などで作成された設計情報はシミュレーション機能２によって演算され、シミュレーション結果はシミュレーション結果表示機能３によってプロットエリア内にプロットラインとして表示もしくは表示更新される。また、シミュレーションに伴う経過時間は目盛り表示機能５内の時間目盛り表示機能５Ｂにより表示もしくは表示の更新が行われる。

以上の処理は図１や図５の場合と同様である。ここで、本実施形態では、設計機能１により設計された割り込み情報は割り込み周期プロットラインデータ生成機能６により、シミュレーション結果におけるプロットラインと同形のデータとして加工（生成）され、シミュレーション結果表示機能３により、プロットラインとして表示する。具体的には、割り込み周期を表現するラインをシミュレーション結果と同様のデータフオーマットで生成し、シミュレーション結果表示機能３に送り、シミュレーション結果として表示を行う。

これにより、システム側から見るとシミュレーション結果も割り込み周期を示すプロットラインも同様のプロットラインデータであるか、システム使用者からはシミュレーション結果と割り込み周期がプロットエリア内に同時に表示されているように見える。

図９はプロットラインとして割り込み周期を表示した例を示し、割り込み周期がシミュレーション結果と同じプロットラインとして表示される。

さらに、本実施形態は、周期プロットライン生成機能６の追加に加えて、シミュレーション結果表示機能３にプロットラインＹ座標表示位置オフセット機能３Ａを追加する。このプロットラインＹ座標表示位置オフセット機能３Ａは、プロットラインを上下方向に移動させるための機能である。

この機能により、例えば図１０のように割り込み周期を示すプロットラインの表示位置を移動することにより、関連するシミュレーション結果を示すプロットラインとの比較がより容易かつ正確に行うことが可能となる。ただし、このプロットラインＹ座標表示位置オフセット機能３Ａは必須の機能ではなく、本実施形態のシステムに用意することで、より効果的な割り込み周期表示機能になる。

本実施形態によれば、割り込み周期の表示とシミュレーション結果の表示を一つの機能で実現できるため、システム構成を簡素に出来る。また、割り込み周期を示すプロットラインとシミュレーション結果を示すプロットラインがともにプロットエリアに表示されるため、比較が容易にできる。また、表示する割り込み周期が増えても、プロットエリアが狭くならないし、プロットエリア内がごちゃごちゃすることなく見やすくなる。

図１１は、割り込み表示の他の機能構成例を示す。同図が図８と異なる部分は、シミュレーション機能２の一部として割り込み周期プロットラインデータ生成機能２Ａを取り込んだ構成となっている。

この構成によれば、設計機能１から出力される設計情報が一本化され、またシミュレーション結果表示機能３へ渡されるプロットラインデータも一本化され、よりシンプルな構成となる。

１ 設計機能
２ シミュレーション機能
３ シミュレーション結果表示機能
４ プロットエリア表示機能
５ 目盛り表示機能
６ 割り込み周期プロットラインデータ生成機能
３Ａ プロットラインＹ座標表示位置オフセット機能
４Ａ 割込み線表示機能
５Ｃ 割込み目盛り表示機能

Claims (2)

1. 機器組み込み用ソフトウェアの設計を支援する設計手段と、前記ソフトウェアの設計情報に対して必要な入力情報を与えてシミュレーションを実行して表示手段にシミュレーション結果を渡すシミュレーション手段と、表示手段は、複数のシミュレーション結果をプロットエリア内のシミュレーション結果表示手段にグラフ表示し、該グラフの時間軸目盛りをプロットエリアの横軸に表示する機能を備えた機器組込み用ソフトウェアの開発支援システムであって、
   前記設計手段によって設計されたソフトウェアに含まれる割込み情報が前記シミュレーション手段によるシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで前記割込み情報を、シミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得する割込み周期表示手段を設け、且つ前記シミュレーション結果表示手段に表示位置オフセット手段を設け、
   前記割込み周期表示手段は、前記割込み情報が発生したタイミングでプロットエリア内にプロットラインとして横軸方向に周期線を複数表示し、
   前記表示位置オフセット手段は、プロットラインを上下方向に移動させる
   ことを特徴とする機器組込み用ソフトウェアの開発支援システム。
2. 機器組み込み用ソフトウェアの設計を支援する設計手段と、前記ソフトウェアの設計情報に対して必要な入力情報を与えてシミュレーションを実行し表示手段にシミュレーション結果を渡すシミュレーション手段と、表示手段は、複数のシミュレーション結果をプロットエリア内のシミュレーション結果表示手段にグラフ表示し、該グラフの時間軸目盛りをプロットエリアの横軸に表示する機能を備えた機器組込み用ソフトウェアの開発支援方法であって、
   前記設計手段によって設計されたソフトウェアに含まれる割込み情報が前記シミュレーション手段によるシミュレーション時に発生したときに、そのタイミングで前記割込み情報をシミュレーション結果と同時にもしくは同期させて取得し、このタイミング情報をシミュレーション結果と同じプロットエリア内に横軸方向に周期線を複数プロットラインとして表示する割込み周期表示ステップと、
   前記シミュレーション結果表示手段は、プロットラインの縦軸表示位置をオフセットしてプロットラインを上下方向に移動させるステップを有することを特徴とする機器組込み用ソフトウェアの開発支援方法。

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